Slide truyền động điện đại học bách khoa hà nội chương 3 điều chỉnh các thông số đầu ra của động cơ điện

KNC

CTCL

ĐCMC ĐCKĐB ĐCĐB

ĐCTĐ

Ví dụ

Bài tập

Chương 3
ĐIỀU CHỈNH CÁC THƠNG SỐ ĐẦU RA CỦA
TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN

co

ng

.c

om

3.1 Khái niệm chung
3.2 Các chỉ tiêu chất lượng
3.3 Các phương pháp điều khiển động cơ một chiều
3.4 Các phương pháp điều khiển động cơ không đồng
bộ
3.5 Điều khiển động cơ đồng bộ
3.6 Điều chỉnh tự động các thông số đầu ra của động

cơ

CTCL

ĐCMC ĐCKĐB ĐCĐB

on

KNC

g

th

an

Chương 1 Chương 2 Chương 3 Chương 4 Chương 5 Chương 6 Chương 7

ĐCTĐ

3.1.1

3.1.2

3.1.3

Ví dụ

Bài tập

du

3.1 Khái niệm chung

cu

u

3.1.1 Các định nghĩa
a) Thơng số đầu ra hay cịn gọi là thơng số được điều chỉnh
là mômen (M) và tốc độ (ω) của động cơ.
Do M, ω là 2 trục của mặt phẳng trạng thái [M,ω], nên
việc điều chỉnh chúng thường được gọi là “điều chỉnh tọa
độ”.
b) Thông số đầu vào hay cịn gọi là thơng số điều chỉnh.
- Đối với động cơ một chiều: Rư (hoặc Rfư), φ(ukt, ikt), và Uư.
- Đối với động cơ KĐB: R2 (hoặc Rf2), R1, x1, U1 và f.
- Đối với động cơ đồng bộ: f.
Chương 1 Chương 2 Chương 3 Chương 4 Chương 5 Chương 6 Chương 7

1
CuuDuongThanCong.com

/>

KNC

CTCL

ĐCMC ĐCKĐB ĐCĐB

ĐCTĐ

3.1.1

3.1.2

3.1.3

Ví dụ

Bài tập

3.1.1 Các định nghĩa

co

ng

.c

om

c) Nhiễu điều khiển:
Có rất nhiều nhiễu tác động lên các thơng số đầu ra như điện
áp nguồn, tần số lưới điện, nhiệt độ môi trường,...Tuy nhiên
ta đặc biết quan tâm đến các nhiễu chủ yếu:
- Khi điều chỉnh tốc độ, thông số được điều chỉnh là ω, nhiễu
chủ yếu là mômen cản (tải) Mc hoặc dòng điện tải Ic.
- Khi điều chỉnh mơmen hoặc dịng điện, thơng số được điều

chỉnh là M hoặc I, thì nhiễu chủ yếu là tốc độ ω.
d) Phần tử điều khiển
là các thiết bị hoặc dụng cụ làm thay đổi các thông số đầu vào.

CTCL

ĐCMC ĐCKĐB ĐCĐB

on

KNC

g

th

an

Chương 1 Chương 2 Chương 3 Chương 4 Chương 5 Chương 6 Chương 7

ĐCTĐ

3.1.1

3.1.2

3.1.3

Ví dụ

Bài tập

cu

u

du

3.1.2 Mục đích điều chỉnh các thơng số đầu ra của động cơ
(mục đích điều khiển)
Tuỳ yêu cầu công nghệ:
- Đặt giá trị làm việc và duy trì mức đặt
đó. Ví dụ duy trì tốc độ làm việc khi phụ
ω
tải thay đổi ngẫu nhiên.
- Thay đổi thơng số theo quy luật u
cầu. Ví dụ thay đổi tốc độ theo quy luật
t
hình bên.
- Hạn chế thơng số ở một mức độ cho phép. Ví dụ hạn chế
dịng điện khi khởi động
- Tạo ra một quy luật chuyển động cho cơ cấu công tác (trục
động cơ) theo quy luật cho trước ở đầu vào với một độ chính
xác nào đó.
Chương 1 Chương 2 Chương 3 Chương 4 Chương 5 Chương 6 Chương 7

2
CuuDuongThanCong.com

/>

KNC

CTCL

ĐCMC ĐCKĐB ĐCĐB

ĐCTĐ

3.1.1

3.1.2

3.1.3

Ví dụ

Bài tập

3.1.3 Điều chỉnh tự động

co

ng

.c

om

a) Điều chỉnh không tự động tọa độ động cơ là việc thay đổi

thông số đầu ra bằng cách tác động lên thông số đầu vào một
cách rời rạc. Mỗi lần tác động ta có một giá trị khơng đổi của
thơng số đầu vào và tương ứng ta được một đường đặc tính
cơ (nhân tạo). Khi động cơ làm việc, các nhiễu sẽ tác động
vào hệ, nhưng thông số đầu vào vẫn giữ không đổi nên điểm
làm việc của động cơ chỉ di chuyển trên một đường đặc tính
cơ ⇒ hệ “điều chỉnh vòng hở”.

CTCL

ĐCMC ĐCKĐB ĐCĐB

on

KNC

g

th

an

Chương 1 Chương 2 Chương 3 Chương 4 Chương 5 Chương 6 Chương 7

ĐCTĐ

3.1.1

3.1.2

3.1.3

Ví dụ

Bài tập

du

3.1.3 Điều chỉnh tự động

cu

u

b) Điều chỉnh tự động tọa độ động cơ được thực hiện nhờ sự thay đổi
liên tục của thông số đầu vào theo mức độ sai lệch của thông số đầu ra
so với giá trị định trước, nhằm khắc phục sai lệch đó. Như vậy khi có tác
động của nhiễu làm ảnh hưởng đến thông số đầu ra, thì thơng số đầu vào
sẽ thay đổi và động cơ sẽ có một đặc tính cơ khác, điểm làm việc của
động cơ sẽ dịch chuyển từ đường đặc tính cơ này sang đường đặc tính cơ
khác và vạch ra một đường đặc tính cơ của hệ điều chỉnh tự động.
Như vậy : “Đặc tính cơ của hệ điều chỉnh tự động là quỹ tích của điểm
làm việc của động cơ trên vơ số các đường đặc tính cơ của hệ điều chỉnh
vịng hở”.
Việc thay đổi tự động thơng số đầu vào được thực hiện nhờ mạch phản
hồi. Vì vậy hệ này còn được gọi là hệ “điều chỉnh vòng kín”.

Chương 1 Chương 2 Chương 3 Chương 4 Chương 5 Chương 6 Chương 7

3

CuuDuongThanCong.com

/>

KNC

CTCL

ĐCMC ĐCKĐB ĐCĐB

ĐCTĐ

1

2

3

4

5

6

Ví dụ

Bài tập

3.2 Các chỉ tiêu chất lượng
3.2.1 Độ chính xác duy trì điểm đặt

.c

om

Xđ

co

ng

X: thơng số đầu ra, Xđ giá trị đặt, Xtb giá trị trung bình của
thơng số đầu ra.
N: Nhiễu; Ntb giá trị trung bình của nhiễu.

ĐCMC ĐCKĐB ĐCĐB

on

CTCL

ĐCTĐ

1

2

3

4

5

6

Ví dụ

Bài tập

du

KNC

g

th

an

Chương 1 Chương 2 Chương 3 Chương 4 Chương 5 Chương 6 Chương 7

3.2.1 Độ chính xác duy trì điểm đặt

cu

u

Khi nhiễu biến động trong phạm vi N = Nmin ÷ Nmax thì
thơng số đầu ra thay đổi trong khoảng X = Xmin ÷ Xmax.
Độ chính xác điều chỉnh được đánh giá bởi sai số cực đại

của thông số được điều chỉnh ∆Xmax so với giá trị trung
bình Xtb trong phạm vi biến động cho phép của nhiễu.
s% =

trong đó ∆X max =

∆X max
.100%
X tb
X max − X min
và
2

X tb =

X max + X min
2

Chương 1 Chương 2 Chương 3 Chương 4 Chương 5 Chương 6 Chương 7

4
CuuDuongThanCong.com

/>

KNC

CTCL

ĐCMC ĐCKĐB ĐCĐB

ĐCTĐ

1

2

3

4

5

6

Ví dụ

Bài tập

3.2.1 Độ chính xác duy trì điểm đặt
Khi điều chỉnh tốc độ, để đơn giản thay ω0 cho Xtb và ∆ωc
ứng với phạm vi thay đổi mơmen từ 0 đến Mđm để thay cho
∆Xmax, khi đó:
∆ωc
1
.100% = ∆ω* % =
c
ω0
β*

om

s% =

co

ng

.c

Thông thường, s% < 10%, tuỳ
yêu cầu công nghệ.

CTCL

ĐCMC ĐCKĐB ĐCĐB

on

KNC

g

th

an

Chương 1 Chương 2 Chương 3 Chương 4 Chương 5 Chương 6 Chương 7

ĐCTĐ

1

2

3

4

5

6

Ví dụ

Bài tập

du

3.2.2 Dải điều chỉnh (phạm vi điều chỉnh Dx)

cu

u

Dải điều chỉnh của thơng số X nào đó là tỷ số giữa giá trị lớn
nhất Xmax và giá trị nhỏ nhất Xmin của thơng số đó trong cùng
một điều kiện làm việc (ví dụ cùng một giá trị nhiễu).
X
D X = max

X min

Dx càng lớn càng tốt. Xmax thường bị giới hạn bởi khả năng chịu
đựng về cơ hoặc điện. Xmin bị giới hạn bởi độ chính xác điều
chỉnh cho phép và khả năng làm việc ổn định của hệ thống.
Khi điều chỉnh tốc độ động cơ:
D=

ωmax
ωmin

Chương 1 Chương 2 Chương 3 Chương 4 Chương 5 Chương 6 Chương 7

5
CuuDuongThanCong.com

/>

KNC

CTCL

ĐCMC ĐCKĐB ĐCĐB

ĐCTĐ

1

2

3

4

5

6

Ví dụ

Bài tập

3.2.3 Độ tinh điều chỉnh

ϕ=

Xi
X i −1

(ϕ>1)

co

ng

.c

om

Lí tưởng ϕ → 1: hệ điều chỉnh vơ cấp.

Cơng suất mạch điều chỉnh càng nhỏ thì điều chỉnh càng
tinh.

CTCL

ĐCMC ĐCKĐB ĐCĐB

on

KNC

g

th

an

Chương 1 Chương 2 Chương 3 Chương 4 Chương 5 Chương 6 Chương 7

ĐCTĐ

1

2

3

4

5

6

Ví dụ

Bài tập

du

3.2 Các chỉ tiêu chất lượng

cu

u

3.2.4 Mức độ phù hợp giữa đặc tính tải cho phép của động
cơ và đặc tính cơ của máy sản xuất (dùng cho điều
chỉnh tốc độ)

Đ/n: Mômen tải cho phép của một động cơ ở một tốc độ làm
việc nào đó là mơmen do động cơ sinh ra khi cho dịng điện
trong mạch chính bằng Iđm.
Như vậy nếu động cơ làm việc ở tốc độ định mức thì momen
tải cho phép Mtcp = Mđm. Khi điều chỉnh, tốc độ làm việc thay
đổi, do đó Mtcp có thể bằng hoặc khác định mức Mtcp = f(ω).
Mtcp = f(ω) gọi là đặc tính tải cho phép của động cơ.
Chương 1 Chương 2 Chương 3 Chương 4 Chương 5 Chương 6 Chương 7

6
CuuDuongThanCong.com

/>

KNC

CTCL

ĐCMC ĐCKĐB ĐCĐB

ĐCTĐ

1

2

3

4

5

6

Ví dụ

Bài tập

3.2 Các chỉ tiêu chất lượng
Một hệ truyền động điều chỉnh được coi là tốt nếu đặc tính tải
cho phép của động cơ Mtcp = f(ω) bám sát (phù hợp) với đặc

tính cơ của máy sản xuất Mc = f(ω).

co

ng

.c

om

+ Khi Mtcp (ω) trùng với
Mc(ω) (lí tưởng): Trong
toàn bộ dải điều chỉnh tốc
độ động cơ đều làm việc
với I = Iđm.

CTCL

ĐCMC ĐCKĐB ĐCĐB

on

KNC

g

th

an

Chương 1 Chương 2 Chương 3 Chương 4 Chương 5 Chương 6 Chương 7

ĐCTĐ

1

2

3

4

5

6

Ví dụ

Bài tập

du

3.2 Các chỉ tiêu chất lượng

cu

u

+ Khi Mtcp(ω) không phù hợp với Mc(ω) như hình dưới, khi đó
động cơ chỉ làm việc tốt (với I = Iđm) tại một tốc độ (ω = ω2).

Trong vùng tốc độ ω2 ÷
ω3, Mclàm việc non tải gây lãng
phí; cịn trong vùng
ω1÷ω2, Mc > Mtcp nên
động cơ bị quá tải, I > Iđm
và sẽ gây hư hỏng cho
động cơ.
Chương 1 Chương 2 Chương 3 Chương 4 Chương 5 Chương 6 Chương 7

7
CuuDuongThanCong.com

/>

KNC

CTCL

ĐCMC ĐCKĐB ĐCĐB

ĐCTĐ

1

2

3

4

5

6

Ví dụ

Bài tập

3.2 Các chỉ tiêu chất lượng
3.2.5 Các chỉ tiêu chất lượng động
- Độ ổn định.
- Độ quá điều chỉnh.
- Thời gian quá độ….

co

ng

.c

om

3.2.6 Tính kinh tế của hệ điều chỉnh
- Vốn đầu tư ban đầu.
- Chi phí vận hành bảo quản và thay thế thiết bị.
- Độ tin cậy và tuổi thọ.
- Tổn hao năng lượng trong hệ khi điều chỉnh.
- Năng suất của máy sản xuất do hệ điều chỉnh mang lại.
⇒ Hiệu quả kinh tế, thời gian hoàn vốn,…

CTCL

ĐCMC ĐCKĐB ĐCĐB

on

KNC

g

th

an

Chương 1 Chương 2 Chương 3 Chương 4 Chương 5 Chương 6 Chương 7

ĐCTĐ Rf Φ

U

Ví dụ

Bài tập

u

du

3.3 Các phương pháp điều khiển động

cơ một chiều

cu

Thực chất của việc điều chỉnh tọa độ lại chính là làm biến
dạng các đặc tính cơ, nghĩa là tạo ra các đặc tính cơ nhân
tạo. Vì vậy các phương pháp điều khiển động cơ cũng chính
là các phương pháp tạo ra đặc tính nhân tạo.

Uư

Rfư

φ

Chương 1 Chương 2 Chương 3 Chương 4 Chương 5 Chương 6 Chương 7

8
CuuDuongThanCong.com

/>

KNC

CTCL

ĐCMC ĐCKĐB ĐCĐB

ĐCTĐ Rf Φ

U

a)

b)

Ví dụ

Bài tập

3.3 Các phương pháp điều khiển động cơ một chiều

co

ng

.c

om

3.3.1 Điều khiển bằng điện trở phụ trong mạch phần ứng

CTCL

ĐCMC ĐCKĐB ĐCĐB

on

KNC

g

th

an

Chương 1 Chương 2 Chương 3 Chương 4 Chương 5 Chương 6 Chương 7

ĐCTĐ Rf Φ

U

a)

b)

Ví dụ

Bài tập

U ®m
R
R + Rf −
1
− −t .I − = ω0 − −
.I − = ω0 − .M
kφ®m kφ®m
kφ®m
βr

cu

u

ω=

du

3.3.1 Điều khiển bằng điện trở phụ trong mạch phần ứng

βr =

( kφ®m )2
R − + Rf −

β* =
r

1
R*−t

Khi thay đổi Rfư ta có thể thay đổi được cả tốc độ, dòng điện
và momen khởi động động cơ. Tuy nhiên, phương pháp này
có nhiều nhược điểm do phần tử điều khiển Rfư đặt trong mạch
lực và độ cứng đặc tính cơ thấp.

Chương 1 Chương 2 Chương 3 Chương 4 Chương 5 Chương 6 Chương 7

9
CuuDuongThanCong.com

/>

KNC

CTCL

ĐCMC ĐCKĐB ĐCĐB

ĐCTĐ Rf Φ

U

a)

b)

Ví dụ

Bài tập

3.3.1 Điều khiển bằng điện trở phụ trong mạch phần ứng
+ Hiệu suất hệ truyền động ở tải định mức Mđm:
ηRf =

M ®m .ω
M .( Rf )
M .Rf
Pcơ
=

= đm đm
= đm đm
Pđiện U ®m .I ®m
U ®m .I ®m
U ®m .I ®m

trong đó ∆ωRf độ sụt tốc độ do Rfư gây ra:
R f − .I ®m
kφ®m

om

∆ωRf =

ng

co

ηRf = η®m − R*f −

.c

M ®m .∆ωRf kφ®m .I ®m R f − .I ®m R f − .I ®m
=
.
=
= R*f −
U ®m .I ®m
U ®m .I ®m kφ®m
U ®m

⇒

CTCL

ĐCMC ĐCKĐB ĐCĐB

on

KNC

g

th

an

Chương 1 Chương 2 Chương 3 Chương 4 Chương 5 Chương 6 Chương 7

ĐCTĐ Rf Φ

U

a)

b)

Ví dụ

Bài tập

cu

u

du

3.3.1 Điều khiển bằng điện trở phụ trong mạch phần ứng

Chương 1 Chương 2 Chương 3 Chương 4 Chương 5 Chương 6 Chương 7

10
CuuDuongThanCong.com

/>

KNC

CTCL

ĐCTĐ Rf Φ

ĐCMC ĐCKĐB ĐCĐB

U

a)

b)

Ví dụ

Bài tập

3.3.1 Điều khiển bằng điện trở phụ trong mạch phần ứng
a) Ứng dụng điều chỉnh tốc độ
+ Khi tăng Rfu, ω giảm (<ωđm). Nếu cho trước ωlv ứng với
momen phụ tải Mc nào đó, ta có thể xác định được Rfư cần:
Rf − =

U ®m − kφ®m .ωlv
.kφ®m − R −
Mc

1
β*tn

.c

hoặc ω*max=1-

om

+ Tốc độ cực đại trong dải điều chỉnh nếu xét ở tải định mức
là:
ωmax = ωđm = ωo – Mđm/βtn,

co

ng

+ Tốc độ nhỏ nhất, xác định theo khả năng quá tải của động
cơ hoặc sai số tốc độ cho phép.

CTCL

ĐCMC ĐCKĐB ĐCĐB

on

KNC

g

th

an

Chương 1 Chương 2 Chương 3 Chương 4 Chương 5 Chương 6 Chương 7

ĐCTĐ Rf Φ

U

a)

b)

Ví dụ

Bài tập

du

3.3.1 Điều khiển bằng điện trở phụ trong mạch phần ứng
a) Ứng dụng điều chỉnh tốc độ

cu

u

+ Theo khả năng quá tải
Mnm.min ≥ Mc.max
trong đó:
Mc.max = Kqt.Mđm

Mnm.min chính là momen
ngắn mạch trên đường đặc
tính thấp nhất, ứng với cấp
điều chỉnh ωmin và βmin:
M
ωmin = ω0 − dm
β min

ω*min = 1 −

1
β min
*

Chương 1 Chương 2 Chương 3 Chương 4 Chương 5 Chương 6 Chương 7

11
CuuDuongThanCong.com

/>

KNC

CTCL

ĐCTĐ Rf Φ

ĐCMC ĐCKĐB ĐCĐB

U

a)

b)

Ví dụ

Bài tập

3.3.1 Điều khiển bằng điện trở phụ trong mạch phần ứng
a) Ứng dụng điều chỉnh tốc độ
+ Theo khả năng quá tải
trong đó:
β min =

∆M M nm. min K qt .M dm
=
=
∆ω
ω0
ω0

và β min = K qt
Vậy dải điều chỉnh tốc độ xác
định theo hệ số quá tải yêu cầu
là:
*
*

ng

β*tn − 1 K qt
.
⇒D=
K qt − 1 β*tn

co

(βtn − 1) / βtn
ω
D = max =
ωmin (β*min − 1) / β*min

.c

om

*

CTCL

ĐCMC ĐCKĐB ĐCĐB

on

KNC

g

th

an

Chương 1 Chương 2 Chương 3 Chương 4 Chương 5 Chương 6 Chương 7

ĐCTĐ Rf Φ

U

a)

b)

Ví dụ

Bài tập

du

3.3.1 Điều khiển bằng điện trở phụ trong mạch phần ứng
a) Ứng dụng điều chỉnh tốc độ

cu

u

+ Theo sai số tốc độ cho phép:
Ta có: s% = ∆ωc* = Rưt*

Nếu cho trước sai số tốc độ cho phép s%cp thì ta có thể xác
định được ωmin:
ωmin = ωo - ∆ωc.cp
hoặc ω*min = 1 – s%cp = 1 – Rut*
Dải điều chỉnh được xác định:

β*tn − 1
ω max ω*dm 1 − R *u 1 − 1 / β*tn
D=
=
=
=
=
ωmin ω*min 1 − R *ut 1 − s% cp β*tn (1 − s% cp )
Chương 1 Chương 2 Chương 3 Chương 4 Chương 5 Chương 6 Chương 7

12
CuuDuongThanCong.com

/>

KNC

CTCL

ĐCMC ĐCKĐB ĐCĐB

ĐCTĐ Rf Φ

U

a)

b)

Ví dụ

Bài tập

3.3.1 Điều khiển bằng điện trở phụ trong mạch phần ứng
a) Ứng dụng điều chỉnh tốc độ
- Đặc tính mơmen tải cho phép Mtcp = f(ω)
Ta thay I = Iđm vào M = Mtcp = kφ.I :
Mtcp = kφđm.Iđm = Mđm = const
⇒ rất thích hợp với loại tải cần trục có Mc = const

co

ng

.c

om

Mc

CTCL

ĐCMC ĐCKĐB ĐCĐB

ĐCTĐ Rf Φ

U

a)

b)

Ví dụ

Bài tập

du

on

KNC

Ví dụ 3-1

g

th

an

Chương 1 Chương 2 Chương 3 Chương 4 Chương 5 Chương 6 Chương 7

cu

u

Xác định tốc độ cực tiểu và dải điều chỉnh theo khả năng
quá tải yêu cầu và theo sai số tốc độ cho phép. Biết Kqt =
2, s%cp = 10%; động cơ một chiều kích từ độc lập có công
suất định mức 29kW, 1000vg/ph, 220V, 151A, Rư =
0,07Ω.
Đáp án

Chương 1 Chương 2 Chương 3 Chương 4 Chương 5 Chương 6 Chương 7

13
CuuDuongThanCong.com

/>

KNC

CTCL

ĐCMC ĐCKĐB ĐCĐB

ĐCTĐ Rf Φ

U

a)

b)

Ví dụ

Bài tập

3.3.1 Điều khiển bằng điện trở phụ trong mạch phần ứng
b) Ứng dụng điều chỉnh dịng điện và mơmen trong q
trình khởi động và tăng tốc

co

ng

.c

om

Rư *=0,04÷0,05 ⇒ I*nm = M*nm = 1/Rư* = 20÷25
⇒ phá hỏng.

CTCL

ĐCMC ĐCKĐB ĐCĐB

on

KNC

g

th

an

Chương 1 Chương 2 Chương 3 Chương 4 Chương 5 Chương 6 Chương 7

ĐCTĐ Rf Φ

U

a)

b)

Ví dụ

Bài tập

cu

u

du

3.3.1 Điều khiển bằng điện trở phụ trong mạch phần ứng

Bắt đầu khởi động: Rưt3 = Rư + Rf1 + Rf2 + Rf3
Đảm bảo:

I k®o =

U ®m
= I1 ≤ (2 ữ 2,5)I đm
R t3

Chng 1 Chng 2 Chng 3 Chương 4 Chương 5 Chương 6 Chương 7

14
CuuDuongThanCong.com

/>

KNC

CTCL

ĐCMC ĐCKĐB ĐCĐB

ĐCTĐ Rf Φ

U

a)

b)

Ví dụ

Bài tập

3.3.1 Điều khiển bằng điện trở phụ trong mạch phần ứng
Đến b: I2 ≥ (1,1÷1,3)Iđm:
Rưt2 = Rư + Rf1 + Rf2
..........
Với dịng điện I1 ta thấy:
R
∆ωTN = u .I1 = 0g
kφ dm

om

∆ω1
R + R f1 0e
R u + Rf1
= u
=

.I1 = 0e ⇒
∆ωTN
Ru
0g
kφdm

.c

∆ω1 =

∆ω1 − ∆ωTN
0e − 0g
eg
.R u =
.R u =
.R u
∆ωTN
0g
0g
ca
dc − 0e
ce
R f3 = .R u
Rf 2 =
.R u = .R u
0g
0g
0g

co

ng

⇒ R f1 =

CTCL

ĐCMC ĐCKĐB ĐCĐB

on

KNC

g

th

an

Chương 1 Chương 2 Chương 3 Chương 4 Chương 5 Chương 6 Chương 7

ĐCTĐ Rf Φ

U

a)

b)

Ví dụ

Bài tập

du

3.3.1 Điều khiển bằng điện trở phụ trong mạch phần ứng

cu

u

+ Tính tốn bằng giải tích:
Giả sử điện trở phụ có m
đoạn ứng với các giá trị
Rf1, Rf2,..., Rfm.

Ta đặt λ = I1/I2, khi đó:
Rutm = λ.Rut(m-1) = λm.Ru
λ=m

m=

U
U
R utm
= m ®m = m +1 ®m
R−
R − .I1
R − .I2
log ( R −tm / R − )

log λ

=

log(U ®m / R − .I1 )
log λ

Chương 1 Chương 2 Chương 3 Chương 4 Chương 5 Chương 6 Chương 7

15
CuuDuongThanCong.com

/>

KNC

CTCL

ĐCMC ĐCKĐB ĐCĐB

ĐCTĐ Rf Φ

U

a)

b)

Ví dụ

Bài tập

3.3.1 Điều khiển bằng điện trở phụ trong mạch phần ứng

om

- Nếu yêu cầu khởi động
nhanh, nghĩa là cần Mnm
lớn nhất có thể thì ta chọn
trước I1, tính ra λ rồi
tính ra I2.

.c

- Nếu u cầu khởi động bình thường, thì ta có thể chọn
trước I2 = (1,1÷1,2)Ic, tính ra λ rồi tính ra I1.

co

ng

Từ đó xác định được các cấp điện trở phụ.

CTCL

ĐCMC ĐCKĐB ĐCĐB

ĐCTĐ Rf Φ

U

a)

b)

Ví dụ

Bài tập

du

on

KNC

Ví dụ 3.2

g

th

an

Chương 1 Chương 2 Chương 3 Chương 4 Chương 5 Chương 6 Chương 7

cu

u

Cho động cơ kích từ song song 25kW, 220V, 420vg/ph,

120A, Ru*=0,08. Khởi động bằng 2 cấp điện trở phụ với tần
suất 1 lần/1ca, làm việc 3 ca, mômen cản qui đổi về trục
động cơ (cả trong thời gian khởi động) Mc = 410 Nm. Hãy
xác định các cấp điện trở phụ.
Giải:
- Điện trở định mức:
Rđm = Uđm/Iđm = 220/120 A = 1,83 Ω
- Điện trở phần ứng:
Ru = Ru*.Rđm = 0,08.1,83 = 0,146 Ω
- Tốc độ định mức:
ωđm = nđm/9,55 = 420/9,55 = 44 rad/s
Chương 1 Chương 2 Chương 3 Chương 4 Chương 5 Chương 6 Chương 7

16
CuuDuongThanCong.com

/>

KNC

CTCL

ĐCMC ĐCKĐB ĐCĐB

ĐCTĐ Rf Φ

U

a)

b)

Ví dụ

Bài tập

Ví dụ 3.2
- Từ thơng:
kφ®m =

U ®m − R − I ®m 220 − 0,146.120
=
= 4, 6 Wb
ω®m
44

- Dịng điện phụ tải:
Ic = Mc/kφđm = 410/4,6 = 89A ≈ 0,74.Iđm

om

- Ta chọn I2 = 1,1.Ic = 1,1.89 = 98A

λ = m +1

U ®m
220
= 2 +1
= 2,5
R − .I2

0,146.98

.c

Với số cấp điện trở phụ m = 2, ta có:

co

ng

⇒ I1 = λ.I2 = 2,5.98 = 245 A ≈ 2.Iđm.
(thấp hơn giá trị cho phép, chấp nhận).

CTCL

ĐCMC ĐCKĐB ĐCĐB

ĐCTĐ Rf Φ

U

a)

b)

Ví dụ

Bài tập

du

on

KNC

Ví dụ 3.2

g

th

an

Chương 1 Chương 2 Chương 3 Chương 4 Chương 5 Chương 6 Chương 7

cu

u

- Các điện trở tổng:
Rut1 = λ.Ru = 2,5.0,146 = 0,365Ω
Rut2 = λ2.Ru = 2,52.0,146 = 0,912Ω

- Điện trở của từng đoạn:
Rf1 = Rut1 – Ru = 0,365 – 0,146 = 0,219Ω
Rf2 = Rut2 – Rut1 = 0,912 – 0,365 = 0,547Ω

Chương 1 Chương 2 Chương 3 Chương 4 Chương 5 Chương 6 Chương 7

17

CuuDuongThanCong.com

/>

KNC

CTCL

ĐCMC ĐCKĐB ĐCĐB

ĐCTĐ Rf Φ

U

a)

b)

Ví dụ

Bài tập

Bài tập 3-1

co

ng

.c

om

1. Quan hệ giữa số cấp điện trở m và thời gian khởi động?
m→∞?
2. Cho động cơ kích từ song song 33,5kW; 220V,
1580vg/ph, ηđm = 0,87. Yêu cầu khởi động nhanh bằng 3
cấp điện trở phụ. Mômen cản qui đổi về trục động cơ (cả
trong thời gian khởi động) Mc = 200Nm. Hãy xác định các
cấp điện trở phụ.

CTCL

ĐCMC ĐCKĐB ĐCĐB

on

KNC

g

th

an

Chương 1 Chương 2 Chương 3 Chương 4 Chương 5 Chương 6 Chương 7

ĐCTĐ Rf Φ

U

Ví dụ

Bài tập

U ®m
R
M
− − .M = ω0 −
2
βφ
kφ ( kφ )

u

ω=

du

3.3.2 Điều khiển bằng từ thông kích thích

cu

βφ = (kφ)2/Rư
∆ω = Ru.Iu/kφ
φ2 < φ1 < φđm

Khi ta giảm φ thì tốc độ động cơ tăng,
nhưng Inm = cst, nên ta chỉ ứng dụng để điều chỉnh tốc độ.

Chương 1 Chương 2 Chương 3 Chương 4 Chương 5 Chương 6 Chương 7

18
CuuDuongThanCong.com

/>

KNC

CTCL

ĐCMC ĐCKĐB ĐCĐB

ĐCTĐ Rf Φ

U

Ví dụ

Bài tập

3.3.2 Điều khiển bằng từ thơng kích thích
Giả sử M=Mc, khi điều chỉnh
kφ thì ω(φ) có dạng:
kφo =

R − .M c
U ®m

.c

om

1 U 2®m
ωmax = .
4 R − .M c

co

ng

- Dải điều chỉnh:
Tốc độ nhỏ nhất ωmin = ωđm.
Thơng thường ωmax ≈ (1,5÷2)ωđm do đó D ≤ 2.

CTCL

ĐCMC ĐCKĐB ĐCĐB

on

KNC

g

th

an

Chương 1 Chương 2 Chương 3 Chương 4 Chương 5 Chương 6 Chương 7

ĐCTĐ Rf Φ

U

Ví dụ

Bài tập

cu

u

du

3.3.2 Điều khiển bằng từ thơng kích thích

Chương 1 Chương 2 Chương 3 Chương 4 Chương 5 Chương 6 Chương 7

19
CuuDuongThanCong.com

/>

KNC

CTCL

ĐCMC ĐCKĐB ĐCĐB

ĐCTĐ Rf Φ

U

Ví dụ

Bài tập

3.3.2 Điều khiển bằng từ thơng kích thích
- Xác đinh đường đặc tính mơmen tải cho phép Mtcp:
Mtcp = kφ.Iđm
Uđm = E + Iư.Rư ≈ E = kφ.ω
hay kφ ≈ Uđm/ω.

Vậy:

U ®m .I ®m 1
≡
ω
ω

.c

M tcp =

om

mà:

Ptcp = Mtcp.ω = Uđm.Iđm = const

co

Công suất cho phép:

ng

⇒ rất thích hợp với loại tải máy tiện có Mc ≅ 1/ω.

CTCL

ĐCMC ĐCKĐB ĐCĐB

on

KNC

g

th

an

Chương 1 Chương 2 Chương 3 Chương 4 Chương 5 Chương 6 Chương 7

ĐCTĐ Rf Φ

U

a)

b)

Ví dụ

Bài tập

du

3.3.3 Điều khiển bằng điện áp phần ứng

cu

u

Khi φ=φđm, Rfư = 0, ta cho điều chỉnh Uư ta có thể điều chỉnh
được cả ω, M, I. Có nghĩa là ta có thể ứng dụng để khởi động
và điều chỉnh tốc độ động cơ hiệu quả.

BĐ: bộ biến đổi Đ-F, hoặc bộ chỉnh lưu có điều khiển Tiristo,...
Eb: Sđđ tương đương từ đầu ra của bộ BĐ: Eb = f(Udk).
Rb: Điện trở trong của bộ biến đổi. (thường Rb≈ Rư)
Chương 1 Chương 2 Chương 3 Chương 4 Chương 5 Chương 6 Chương 7

20
CuuDuongThanCong.com

/>

KNC

CTCL

ĐCMC ĐCKĐB ĐCĐB

ĐCTĐ Rf Φ

U

a)

b)

Ví dụ

Bài tập

3.3.3 Điều khiển bằng điện áp phần ứng
a) Điều khiển tốc độ
Eb – E = (Rb+Rư).Iư
Từ đây:
ω=

Eb
R + Rb
− −
.I − = ω0 − ∆ω
kφ®m
kφ®m

om

Eb
R + Rb
M
.M = ω0 −
− −
βu
kφ®m ( kφ )2
®m
Thơng thường Rb ≈ Ru nên βu ≈ βtn/2.
Ta thấy khi thay đổi Uđk thì ∆ω = cst, βu = cst, ω0 = var, do
đó ω = var ⇒ ta được họ đặc tính cơ là những đường song

ng

.c

ω=

co

song nhau:

CTCL

ĐCMC ĐCKĐB ĐCĐB

on

KNC

g

th

an

Chương 1 Chương 2 Chương 3 Chương 4 Chương 5 Chương 6 Chương 7

ĐCTĐ Rf Φ

U

a)

b)

Ví dụ

Bài tập

du

3.3.3 Điều khiển bằng điện áp phần ứng
a) Điều khiển tốc độ
TN

cu

u

- Dải điều chỉnh rộng với
ωmax ≈ ωđm và ωmin rất
nhỏ. Theo yêu cầu về khả
năng quá tải:

β*u − 1
D=
K qt − 1
và theo yêu cầu sai số tốc độ cho phép:
D=

(β*u − 1).s% cp
1 − s% cp
Chương 1 Chương 2 Chương 3 Chương 4 Chương 5 Chương 6 Chương 7

21
CuuDuongThanCong.com

/>

KNC

CTCL

ĐCMC ĐCKĐB ĐCĐB

ĐCTĐ Rf Φ

U

a)

b)

Ví dụ

Bài tập

Ví dụ 3-1(tiếp)
Xác định tốc độ cực tiểu và dải điều chỉnh theo khả năng
quá tải yêu cầu. Biết Kqt = 2, động cơ một chiều kích từ
độc lập có cơng suất định mức 29kW, 1000vg/ph, 220V,
151A, Rư = 0,07Ω.

.c

10,4 − 1
= 9,4
2 −1

ng

(so với pp dùng Rf đạt được là 1,9)

co

D=

om

Nếu Rb* = Ru* = 0,048, khi đó:
βu* = 1(Ru*+ Rb*) = 10,4
thì dải điều chỉnh sẽ là:

CTCL

ĐCMC ĐCKĐB ĐCĐB

on

KNC

g

th

an

Chương 1 Chương 2 Chương 3 Chương 4 Chương 5 Chương 6 Chương 7

ĐCTĐ Rf Φ

U

a)

b)

Ví dụ

Bài tập

du

3.3.3 Điều khiển bằng điện áp phần ứng

u

a) Điều khiển tốc độ

cu

- Đặc tính mơmen tải cho phép Mtcp = f(ω):
Mtcp = kφđm.Iđm = Mđm = const
⇒ thích hợp nhất với loại tải cần trục.
ω
Mtcp
Mc

M
Chương 1 Chương 2 Chương 3 Chương 4 Chương 5 Chương 6 Chương 7

22
CuuDuongThanCong.com

/>

KNC

CTCL

ĐCMC ĐCKĐB ĐCĐB

ĐCTĐ Rf Φ

U

a)

b)

Ví dụ

Bài tập

3.3.3 Điều khiển bằng điện áp phần ứng
b) Điều chỉnh dịng điện và mơmen
I nm =

Eb
Rb + R −

M nm = kφ®m .

Eb
Rb + R−

co

ng

.c

om

Như vậy khi thay đổi Uđk ⇒ Eb ⇒ Inm, Mnm
Giá trị Eb nhỏ nhất lúc khởi động:
Eb1 = (Ru + Rb).Icp với Icp = (2÷2,5).Iđm.

CTCL

ĐCMC ĐCKĐB ĐCĐB

on

KNC

g

th

an

Chương 1 Chương 2 Chương 3 Chương 4 Chương 5 Chương 6 Chương 7

ĐCTĐ Rf Φ

U

a)

b)

Ví dụ

Bài tập

du

3.3.3 Điều khiển bằng điện áp phần ứng

cu

u

b) Điều chỉnh dịng điện và mơmen

Chương 1 Chương 2 Chương 3 Chương 4 Chương 5 Chương 6 Chương 7

23
CuuDuongThanCong.com

/>

KNC

CTCL

ĐCMC ĐCKĐB ĐCĐB

ĐCTĐ Rf Φ

U

Ví dụ

Bài tập

Bài tập 3-2

.c

om

Động cơ điện một chiều kích từ độc lập 10kW; 220V,
2000vg/ph, ηđm =0,88, Kqt=2,5. Phần ứng động cơ được
nuôi bằng bộ BĐ chỉnh lưu có điều khiển có Eb = KCL.Uđk;
KCL = 22, Uđk= 0÷10V; Rb = Rư.
1. Tính và vẽ ĐTC của hệ, độ cứng β, β*, ∆ω ứng với Mđm,
dải điều chỉnh D.
2. Hãy tính điện áp điều khiển Uđk, sđđ của bộ CL Eb trong
các trường hợp sau đây:
1
2
3
4
5
6
7

8
khởi 300
500
800 1000 1200 1500 1800
động vg/ph vg/ph vg/ph vg/ph vg/ph vg/ph vg/ph

co

ng

p/án
n

on

g

th

an

Chương 1 Chương 2 Chương 3 Chương 4 Chương 5 Chương 6 Chương 7

du

3.4 Các phương pháp điều khiển động cơ không đồng bộ

cu

u

U1
R1
X1
f
R2
3.4.1 Điều khiển bằng điện trở phụ mạch rôto Rf

Chương 1 Chương 2 Chương 3 Chương 4 Chương 5 Chương 6 Chương 7

24
CuuDuongThanCong.com

/>

3.4.1 Điều khiển bằng điện trở phụ mạch rôto Rf
- Momen tới hạn của động cơ: M th ≈

3U12
= const
2ω0 .X nm

R '2 t
s th ≈
≡ R 2t
X nm

R2t = R2 + Rf

- Độ trượt tới hạn:

2πf
= const
p

om

- Tốc độ khơng tải lí tưởng: ω0 =

.c

+ Tuyến tính hóa đoạn đặc tính 0÷Mc=Mđm, ta có:
M = (Mđm/sc).s

co

ng

sc- độ trượt tại Mc = Mđm, và sc = ∆ωc*

on

g

th

an

Chương 1 Chương 2 Chương 3 Chương 4 Chương 5 Chương 6 Chương 7

du

3.4.1 Điều khiển bằng điện trở phụ mạch rôto Rf
+ Độ cứng của đặc tính cơ nhân tạo:

cu

u

βR =

M dm
ω0 .s c

β*R =

1
1
= *
sc R 2t

a) Điều chỉnh tốc độ
+ Dải điều chỉnh thấp D khơng vượt q 2:1.
+ Đặc tính mômen tải cho phép Mtcp = f(ω):
Ta thay I2 = I2đm:
3I 22®m .R 2
M tcp =
ta biết R2/s = const
ω0s
2

do đó: M tcp = A.I2®m = M ®m = const ⇒ thích hợp tải?
ωo
Chương 1 Chương 2 Chương 3 Chương 4 Chương 5 Chương 6 Chương 7

25
CuuDuongThanCong.com

/>